+第二章+电磁感应+知识点清单 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

2/2新教材人教版高中物理选择性必修第二册第2章知识点清单目录第2章电磁感应第1节楞次定律第2节法拉第电磁感应定律第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动第4节互感和自感第2章电磁感应第1节楞次定律一、影响感应电流方向的因素1.选旧干电池用试触的方法明确电流方向与电流表指针偏转方向之间的关系。2.实验装置将线圈与电流表组成闭合电路，如图所示。3.实验记录分别将条形磁体的N极或S极插入、N极或S极抽出线圈，记录感应电流方向如下： 甲乙丙丁条形磁体运动情况N极向下，插入线圈S极向下，插入线圈N极向下，抽出线圈S极向下，抽出线圈磁体磁场的方向向下向上向下向上穿过线圈的磁通量变化情况增加增加减少减少电流表指针偏转方向右偏左偏左偏右偏感应电流的方向(俯视)逆时针顺时针顺时针逆时针感应电流的磁场方向向上向下向下向上磁体磁场的方向与感应电流的磁场方向的关系相反相反相同相同磁体与线圈间的作用情况排斥排斥吸引吸引4.实验结论(1)当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同。(2)当磁体靠近线圈时，两者相斥；当磁体远离线圈时，两者相吸。5.用一节干电池通过试触法确定电流方向与电流表指针偏转方向之间的关系时，首先应明确电流方向：在电源外部，电流从电源正极流出，经过外电路流回电源的负极。二、楞次定律1.内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁

通量的变化。2.实质：感应电流沿着楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然结果。三、右手定则1.内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让

磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。如图所示。2.应用范围：判定导线切割磁感线时感应电流的方向。四、楞次定律的理解及应用1.因果关系闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果，即只有当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现。2.“阻碍”的含义(1)谁阻碍谁：感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。(2)阻碍什么：阻碍的是磁通量的变化，而不是磁通量本身。(3)如何阻碍：磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；磁通量减小时，

感应电流的磁场与原磁场的方向相同(增反减同)。(4)结果如何：阻碍只是延缓了磁通量的变化，而不是阻止它的变化，变化将继续进

行(阻而未止)。3.“阻碍”的表现：电磁感应现象中，感应电流产生的“效果”总要“反抗”(或“阻碍”)引起感应电流的“原因”。常见的“阻碍”现象有以下几种：引起感应电流的原因感应电流产生的效果如何“阻碍”口诀磁场变化产生磁场在磁通量增加时，产生的磁场与原磁场方向相反，反之则相同增反减同导体相对运动产生磁场力产生的磁场力总是阻碍导体的相对运动来拒去留磁场变化线圈面积变化在磁通量增加时，线圈收缩，面积减小，反之则扩大增缩减扩(1)若是由于相对运动产生电磁感应现象，则感应电流所产生的力的效果阻碍相对运动(来拒去留)。(2)电磁感应现象中，回路面积变化总要阻碍磁通量的变化，当回路中只有一个方向的磁通量时，才可直接应用“增缩减扩”。五、右手定则、楞次定律、左手定则的比较1.楞次定律与右手定则的比较楞次定律右手定则区别研究对象整个闭合导体回路闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体适用范围各种电磁感应现象只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况应用用于磁感应强度随时间变化而产生的电磁感应现象较方便用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便联系右手定则是楞次定律的特例2.右手定则与左手定则的比较右手定则左手定则作用判断磁感应强度B、切割速度v、感应电流I的方向判断磁感应强度B、电流I、安培力F的方向已知条件运动方向、磁场方向、感应电

流方向中的任意两个电流方向、磁场方向、安培力方向中的任意两个示意图因果关系因动而电因电而动应用实例发电机电动机拇指指向导体切割磁感线运动方向电流所受安培力方向能量转化机械能⇒电能电能⇒机械能第2节法拉第电磁感应定律一、电磁感应定律1.感应电动势感应电动势感应电流概念电磁感应现象中产生的电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源电磁感应现象中产生的电流条件磁通量有变化①磁通量变化；②电路闭合两者联系在电磁感应现象中，既然有感应电流产生，那么电路中一定有感应电动势2.法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。(2)公式： 若闭合电路是一个匝数为n的线圈，而且穿过每匝线圈的磁通量总是相同的，则整个线圈中的感应电动势E=nΔΦΔt(3)单位：在国际单位制中，电动势E的单位是伏(V)，且1V=1Wb/s。二、导线切割磁感线时的感应电动势1.导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图，E=Blv。 2.导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角θ时，如图所示，可将导线的速度v沿垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解，则分速度v2=vcosθ不使导线切割磁感线，使导线垂直切割磁感线的分速度为v1=vsinθ，从而使导线产生的感应电动势为E=Blv1=Blvsinθ。3.导线运动速度越大，产生的感应电动势不一定越大。因为导线切割磁感线时，产生的感应电动势的大小与垂直磁感线方向的速度有关，而速度大，垂直磁感线方向的速度不一定大。三、对法拉第电磁感应定律的理解研究对象E=nΔΦΔt物理意义E=nΔΦΔt公式的三种变形应用E=nSΔBΔt：当S不变、B随时间变化时，用公式E=nSΔBΔt求感应电动势其中E=nBΔSΔt：当磁场不变、回路面积S随时间变化时，用公式E=nBΔS③若回路中与磁场方向垂直的回路面积S及磁感应强度B均随时间变化，则Et=nStΔBΔt+nBtΔS瞬时值与平均值E=nΔΦΔt求的是Δt时间内的平均感应电动势；当Δt→0时，E求电荷量q=IΔt=nΔΦRΔtΔt=nΔΦR。可见，在一段时间内通过导线横截面的电荷量q仅由线圈的匝数n、磁通量的变化量ΔΦ和闭合电路的电阻R

(1)Φ、ΔΦ、ΔΦΔt三者的大小没有必然联系，这一点可与运动学中的v、Δv、ΔvΔt三者相类比。值得注意的是：Φ很大，ΔΦΔt可能很小；Φ很小，ΔΦΔt可能很大；(2)磁通量的变化率ΔΦΔt是Φ-t四、对导体切割磁感线时产生感应电动势的理解1.对公式E=Blv的理解(1)在公式E=Blv中，l是指导体的有效切割长度，即导体在垂直于速度v方向上的投

影长度，如图所示的几种情况中，感应电动势都是E=Blv。 (2)公式中的v应理解为导体和磁场间的相对速度，当导体不动而磁场运动时，也有

感应电动势产生。(3)当v与l或v与B的夹角为θ时，公式E=Blv仍可用来求解导体切割磁感线时产生的感应电动势，但应注意的是其中的l或v应用有效切割长度或有效切割速度。

当B、l、v三个量的方向相互垂直时，θ=90°，感应电动势最大；当有任意两个量的方向平行时，θ=0°，感应电动势为0。(4)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导线运动速度为v

时的瞬时感应电动势，随着v的变化，E也相应变化；若v为平均速度，则E就为平均感应电动势。(5)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，长为l的金属棒绕O点在垂直于匀强磁场

的平面内以角速度ω转动。O点在棒的端点时，E=Blv=Blv中=12Bl2ωO点在棒的中点时，E=0。O点为任意点时，E=12Bl12ω-122.公式E=nΔΦΔt与E=BlvE=nΔΦE=Blv区别研究对象整个闭合回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体适用范围各种电磁感应现象只适用于导体切割磁感线的情况计算结果求得的是Δt时间内的平均感应电动势求得的是某时刻的瞬时感应电动势(若v为平均速度，求的是平均感应电动势)联系E=Blv可由E=nΔΦΔt对于公式E=nΔΦΔt，当Δt➝0时，E五、电磁感应的图像问题1.常见图像问题图像类型①磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图像，即B-t图像、Φ-t图像、E-t图像和I-t图像。②对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随导线位移x变化的图像，即E-x图像和I-x图像常见问题类型①由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像。②由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量应用知识左手定则、右手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、相关数学知识等2.解决图像问题的一般步骤(1)明确图像的种类：①随时间t变化的图像，如B-t图像、Φ-t图像、E-t图像、I-t图像、U-t图像、F安-t图像、F外-t图像等；②随位移x变化的图像，如E-x图像、I-x图像等。(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程。(3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系。(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出函数关系式，一般按照E=Blv→I=ER+r→U外=IR→F安=BIl→P安=F安v(5)根据函数关系式进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等。(6)画图像或判断图像。六、电磁感应的电路问题1.电磁感应的电路问题 2.解决电磁感应中电路问题的一般步骤(1)用法拉第电磁感应定律、楞次定律和安培定则确定感应电动势的大小和方向。(2)画等效电路图。(3)运用闭合电路的欧姆定律，串、并联电路的性质等求解。3.与上述问题相关的几个知识点 七、电磁感应中动力学问题的分析方法1.通电导体在磁场中受到安培力作用，电磁感应问题往往和力学问题联系在一起。解决的基本方法如下： 2.理解电磁感应问题中的两个研究对象及其相互制约关系 3.领会力与运动的动态关系 4.电磁感应中的动力学临界问题解题思路如下：5.求解基本步骤(1)明确研究对象和物理过程，即研究哪段导体在哪一过程切割磁感线。(2)根据导体运动状态，应用法拉第电磁感应定律和楞次定律求出感应电动势的大小和方向。(3)画出等效电路图，应用闭合电路欧姆定律求回路中的感应电流。(4)分析导体的受力情况，要特别注意安培力的方向。(5)列出动力学方程或平衡方程求解。八、电磁感应中功能问题的分析方法1.电磁感应过程的实质是不同形式的能量之间转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功的形式实现的，安培力做正功的过程是电能转化为其他形式能的过程，外力克服安培力做功的过程，则是其他形式的能转化为电能的过程。2.能量转化及焦耳热的求法(1)能量转化 (2)求解焦耳热Q的三种方法①利用焦耳定律求解：Q=I2Rt。②利用功能关系求解：Q=W克服安培力。利用能量转化求解：Q=ΔE其他能的减少量。注意

在利用能量守恒解决电磁感应问题时，第一要准确把握参与转化的能量的形式和种类；第二要确定哪种能量增加，哪种能量减少。第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动一、电磁感应现象中的感生电场1.感生电场19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出：磁场变化时能在周围空间激发电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。2.感生电动势磁场变化时会在周围空间激发感生电场，处在感生电场中的闭合导体中的自由电荷在感生电场的作用下做定向移动，产生感应电流，或者说，导体中产生了感应电动势。由感生电场产生的电动势叫作感生电动势。(1)感生电动势的大小可由法拉第电磁感应定律求解，公式为E=nΔΦΔt(2)感生电动势的方向与感生电场的方向相同，与感应电流的方向相同。二、涡流概念由于电磁感应，在导体中产生的像水中的漩涡的感应电流特点整块金属的电阻很小，涡流往往很强，产生的热量很多应用(1)涡流热效应的应用：如真空冶炼炉。(2)涡流磁效应的应用：如探雷器、安检门防止电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。途径一：增大铁芯材料的电阻率；途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯块状金属在匀强磁场中运动时，穿过金属块的磁通量不变，金属块中不产生涡流。三、电磁阻尼概念当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体运动的现象应用磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止摆动，便于读数四、电磁驱动概念磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动应用交流感应电动机如图所示，转动手柄时，蹄形磁体转动，穿过铝框的磁通量发生变化，根据楞次定律可知，此时铝框中有感应电流产生，以阻碍磁通量的变化，因而铝框就随磁体的转动而转动，转动方向与磁体的转动方向相同，但一定比磁体转动得慢一些。五、对涡流的理解1.涡流的本质涡流的本质是由于电磁感应而产生的感应电流，与一般导体或线圈的最大区别是金属块内自成闭合回路，但它同样遵循法拉第电磁感应定律。2.产生涡流的两种情况(1)把金属块放在变化的磁场中；(2)让金属块进出磁场或者在非匀强磁场中运动。3.能量变化伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，并最终在金属块中转化为内能。(1)如果把金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能并最终转化为内能。(2)如果让金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能并最终转化为内能。六、电磁阻尼和电磁驱动电磁阻尼电磁驱动不同点成因导体在磁场中运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力效果导体所受安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动导体所受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动不同点能量转化导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，从而对外做功相同点两者都是电磁感应现象，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动

电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的效果是阻碍相对运动。电磁驱动中导体的运动速度要小于磁场的运动速度。七、感生电动势与动生电动势的比较感生电动势动生电动势产生原因磁场变化导体做切割磁感线运动回路中相当于电源的部分处于变化磁场中的导体部分做切割磁感线运动的导体方向判断方法由楞次定律和安培定则判断通常由右手定则判断，也可由楞次定律和安培定则判断大小计算方法用E=nΔΦΔt=nΔBΔt通常用E=Blvsinθ计算，也可用E=nΔΦΔt相互关系感生电动势与动生电动势的本质是相同的，都遵从法拉第电磁感应定律，体现能量的转化与守恒第4节互感和自感一、互感现象1.互感：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。2.互感的应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，因此互感在电工技术和电子技术中有广泛的应用。变压器就是利用互感现象制成的。3.互感的危害：互感现象可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。导师点睛

互感现象是一种常见的电磁感应现象，遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律。法拉第心系“磁生电”，发现电磁感应现象的实验实质就是互感。二、自感现象、自感系数自感现象当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势，这种现象称为自感自感电动势定义由于自感而产生的感应电动势大小正比于电流的变化率公式方向判断遵循楞次定律自感系数物理意义表示线圈产生自感电动势本领的大小大小的决定因素与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯等因素有关单位国际单位制单位是亨利，简称亨，符号是H。常用的还有毫亨(mH)和微亨(μH)，1H=103mH=106μH(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。(2)通过线圈的电流不能发生突变，只能缓慢变化。(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。三、磁场的能量自感现象中磁场的能量(1)线圈中电流从无到有时，磁场从无